CN216084943U - 电极组件及软包电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，提供一种电极组件及软包电池，电极组件包括正极极片和负极极片。正极极片包括正极集流体以及正极活性物质层，正极集流体包括正极主体部、正极极耳部及正极突出部，负极极片包括负极集流体以及负极活性物质层，负极集流体包括负极主体部、负极极耳部及负极突出部。正极突出部上的正极活性物质层与负极极耳部上的负极活性物质层在层叠方向上相重叠，负极突出部上的负极活性物质层与正极极耳部上的正极活性物质层在层叠方向上相重叠。该电极组件的活性物质的总重量增加，同时，避免了电芯循环使用过程中潜在的析锂风险，以及，减小正、负极片的用料，降低成本。

Description

电极组件及软包电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其提供一种电极组件以及具有该电极组件的软包电池。

背景技术

目前，电池的极片通常包括集流体和涂覆在集流体表面的活性物质层，集流体具有被活性物质层覆盖的覆盖区以及未被活性物质层覆盖的空白区；而电池的极耳则通常由极片模切而成。模切时，如果模切区域位于集流体的空白区，则产生的毛刺难以控制，毛刺容易刺破电池的隔膜，造成短路；同时，模切后残留的空白区还容易与相反极性的极片接触，造成短路。因此，为了避免这种情况，模切区域通常选择在集流体的覆盖区，但是，受制程能力的限制，模切出的极耳的根部会留有活性物质层。

电极组件通常包括正极极片和负极极片，为了确保正极极片的活性物质层脱出的锂离子完全嵌入负极极片的活性物质层，负极极片的活性物质层需要能够完全覆盖正极极片的活性物质层。如果正极极片的极耳上保留有活性物质层，那么就需要加宽负极极片，以保证负极极片的活性物质层能够覆盖正极极片的极耳上活性物质层，但是，这样增大电极组件的整体高度，降低电极组件的体积能量密度、重量能量密度以及安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的提供一种电极组件，旨在解决现有的电极组件的能量密度以及安全系数均较低的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

第一方面，本申请提供的电极组件包括交替层叠设置的正极极片和负极极片，正极极片包括正极集流体以及覆盖于正极集流体上的正极活性物质层，正极集流体包括正极主体部以及由正极主体部的一端向外延伸形成的正极极耳部，正极活性物质层延伸至正极极耳部上；负极极片包括负极集流体以及覆盖于负极集流体上的负极活性物质层，负极集流体包括负极主体部以及由负极主体部的一端向外延伸形成的负极极耳部，负极活性物质层延伸至负极极耳部上，正极集流体还包括由正极主体部向外延伸形成的正极突出部，正极活性物质层延伸至正极突出部的表面上，正极突出部上的正极活性物质层与负极极耳部上的负极活性物质层在层叠方向上相重叠，负极集流体还包括由负极主体向外延伸形成的负极突出部，负极活性物质层延伸至负极突出部的表面上，负极突出部上的负极活性物质层与正极极耳部上的正极活性物质层在层叠方向上相重叠。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的电极组件，正极活性物质层延伸至正极集流体的正极极耳部上，增加了正极活性物质的重量，同时，负极活性物质层延伸至负极集流体的负极极耳部上，增加了负极活性物质的重量。以及，在层叠方向上对应的位置，正极极耳部的正极活性物质层与负极突出部的负极活性物质层相对应，这样，充分利用多出于正极主体部以外的正极活性物质，即满足充放电过程中正、负电荷的转移。同理地，负极极耳部的负极活性物质层与正极突出部的正极活性物质层相对应，即也充分利用多出于负极主体部以外的负极活性物质。综上，电极组件的活性物质的总重量增加，且能够得到充分利用，这样，提高了电极组件的体积能量密度和重量能量密度。同时，增加正、负极片的集流体的突出部上对应的活性物质正好解决了正、负极片的极耳位的活性物质包裹余量不足问题，避免了电芯循环使用过程中潜在的析锂风险，提升电芯的使用安全性。以及，正、负极片的极耳上活性物质层突出所引起的位料高的问题，也可通过其突出部对应的活性物质层相对齐而解决，从而减小正、负极片的用料，降低成本。

在一个实施例中，正极突出部的正极活性物质层在层叠方向上的投影区域覆盖于负极极耳部的负极活性物质层在层叠方向上的投影区域；和\或，

负极突出部的负极活性物质层在层叠方向上的投影区域覆盖于正极极耳部的正极活性物质层在层叠方向上的投影区域。

通过采用上述技术方案，正极突出部的正极活性物质层与负极极耳处的负极活性物质层完全对应，以及，负极突出部的负极活性物质层与正极极耳处的正极活性物质层完成对应，这样，确保充放电过程中正、负电荷的转移，避免出现析锂的风险。

在一个实施例中，在宽度方向上，正极突出部的宽度为1cm～2cm；以及，在长度方向上，正极突出部的长度大于负极极耳部上的负极活性物质的覆盖长度1mm至5mm。

通过采用上述技术方案，获得尺寸合适的正极突出部以及正极突出部上对应的正极活性物质层的尺寸规格。

在一个实施例中，在宽度方向上，负极突出部的宽度为1cm～2cm；以及，在长度方向上，负极突出部的长度大于正极极耳部上的正极活性物质的覆盖长度1mm至5mm。

通过采用上述技术方案，获得尺寸合适的负极突出部以及负极突出部上对应的正极活性物质层的尺寸规格。

在一个实施例中，正极突出部与正极极耳部位于正极主体部的同一侧；或者，正极突出部与正极极耳部分别位于正极主体部的相对两端。

通过采用上述技术方案，根据实际使用需求来选择正极突出部和正极极耳部的伸出方向，以满足不同结构形式的电芯生产。

在一个实施例中，负极突出部与负极极耳部位于负极主体部的同一侧；或者，负极突出部与负极极耳部分别位于负极主体部的相对两端。

通过采用上述技术方案，根据实际使用需求来选择负极突出部和负极极耳部的伸出方向，以满足不同结构形式的电芯生产。

在一个实施例中，正极极耳部和正极突出部均为多个且沿正极主体部的同侧间隔设置。

通过采用上述技术方案，能够获得具有多个正极极耳部和正极突出部的正极极片，这样，可将该正极极片裁切正单独片体使用，用于层叠电芯的生产；也可直接使用，用于卷绕电芯的生产。

在一个实施例中，负极极耳部和负极突出部均为多个且沿负极主体部的同侧间隔设置。

通过采用上述技术方案，能够获得具有多个负极极耳部和负极突出部的负极极片，这样，可将该正极极片裁切正单独片体使用，用于层叠电芯的生产；也可直接使用，用于卷绕电芯的生产。

在一个实施例中，电极组件包括位于负极极片和正极极片之间的隔膜，隔膜包括与正极主体部或负极主体部相适配的隔膜主体以及由隔膜主体向外延伸形成的第一凸部和第二凸部，第一凸部与正极突出部相适配，第二凸部与负极突出部相适配。

通过采用上述技术方案，隔膜的隔膜主体用于分隔正极主体部和负主体部；第一凸部用于分隔正极突出部与负极极耳部；以及，第二凸部用于分隔负极突出部与正极极耳部。

第二方面，本申请还提供一种软包电池，包括上述的电极组件。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的软包电池，在具有该电极组件的基础上，具有能量密度高，使用安全系数高以及制造成本低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电极组件的剖面图；

图2为本实用新型实施例提供的电极组件的正极极片的剖面图；

图3为本实用新型实施例提供的电极组件的负极极片的剖面图；

图4为本实用新型一实施例提供的电极组件的正极极片的主视图；

图5为本实用新型一实施例提供的电极组件的负极极片的主视图；

图6为本实用新型另一实施例提供的电极组件的正极极片的主视图；

图7为本实用新型另一实施例提供的电极组件的负极极片的主视图；

图8为本实用新型又一实施例提供的电极组件的正极极片的主视图；

图9为本实用新型又一实施例提供的电极组件的负极极片的主视图；

图10为本实用新型实施例提供的隔膜的主视图。

其中，图中各附图标记：

电极组件100；

正极极片10、正极集流体11、正极活性物质层12、正极主体部111、正极极耳部112、正极突出部113；

负极极片20、负极集流体21、负极活性物质层22、负极主体部211、负极极耳部212、负极突出部213；

隔膜30、隔膜31、第一凸部32、第二凸部33。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1至图3，本申请提供的电极组件100包括交替层叠设置的正极极片10和负极极片20，正极极片10包括正极集流体11以及覆盖于正极集流体11上的正极活性物质层12。正极集流体11包括正极主体部111、由正极主体部111的一端向外延伸形成的正极极耳部112以及由正极主体部111向外延伸形成的正极突出部113，正极活性物质层12延伸至正极极耳部112上，正极正极活性物质层12延伸至正极突出部113的表面上，这里，正极活性物质是全面覆盖正极主体部111和正极突出部113，以及，在相应的制造工艺上，避免正极极耳部112上的毛刺刺破隔膜，因此，正极极耳部112靠近正极主体部111的根部具有正极活性物质，即正极极耳部112的表面上仅部分具有正极活性物质。同样地，负极极片20包括负极集流体21以及覆盖于负极集流体21上的负极活性物质层22，负极集流体21包括负极主体部211、由负极主体部211的一端向外延伸形成的负极极耳部212以及由负极主体向外延伸形成的负极突出部213。负极活性物质层22延伸至负极极耳部212上，负极活性物质层22延伸至负极突出部213的表面上，这里，负极活性物质是全面覆盖负极主体部211和负极突出部213，以及，在相应的制造工艺上，避免负极极耳部212上的毛刺刺破隔膜，因此，负极极耳部212靠近负极主体部211的根部具有负极活性物质，即负极极耳部212的表面上仅部分具有负极活性物质。在正、负极片依次交替层叠过程中，正极突出部113上的正极活性物质层12与负极极耳部212上的负极活性物质层22在层叠方向上相重叠，即，正极突出部113上的正极活性物质层12能够完全罩住负极极耳部212上的负极活性物质层22，避免负极极耳部212上的负极活动物质层露出。负极突出部213上的负极活性物质层22与正极极耳部112上的正极活性物质层12在层叠方向上相重叠。同理地，负极突出部213上的负极活性物质层22能够完全罩住正极极耳部112上的正极活性物质层12，避免正极极耳部112上的正极活动物质层露出。

需要说明的是，负极集流体21可为铜箔，负极活性物质层22可包括天然石墨、人造石墨、硬碳、硅、硅-碳复合物中的一种或几种。以及，正极集流体11可为铝箔，正极活性物质层12可包括钴酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂或锰酸锂中的一种或几种。

本实用新型提供的电极组件100，正极活性物质层12延伸至正极集流体11的正极极耳部112上，增加了正极活性物质的重量，同时，负极活性物质层22延伸至负极集流体21的负极极耳部212上，增加了负极活性物质的重量。以及，在层叠方向上对应的位置，正极极耳部112的正极活性物质层12与负极突出部213的负极活性物质层22相对应，这样，充分利用多出于正极主体部111以外的正极活性物质，即满足充放电过程中正、负电荷的转移。同理地，负极极耳部212的负极活性物质层22与正极突出部113的正极活性物质层12相对应，即也充分利用多出于负极主体部211以外的负极活性物质。综上，电极组件100的活性物质的总重量增加，且能够得到充分利用，这样，提高了电极组件100的体积能量密度和重量能量密度。在传统的制造工艺上，通常是增加正极主体部111或负极主体部211在长度方向上的尺寸，即利用负极主体部211上的负极活性物层来覆盖来正极极耳部112上的正极活性物质层12，这样，导致负极极片20整体的浪费，即未与正极极耳部112上的正极活性物质层12相对应的区域则无法充分被利用，并且，在充放电过程中还存在析锂的风险。那么，增加正、负极片的集流体的突出部上对应的活性物质正好解决了正、负极片的极耳位的活性物质包裹余量不足问题，避免了电芯循环使用过程中潜在的析锂风险，提升电芯的使用安全性。以及，正、负极片的极耳上活性物质层突出所引起的位料高的问题，也可通过其突出部对应的活性物质层相对齐而解决，从而减小正、负极片的用料，降低成本。

请参考图1至图3，在一个实施例中，正极突出部113的正极活性物质层12在层叠方向上的投影区域覆盖于负极极耳部212的负极活性物质层22在层叠方向上的投影区域；和\或，负极突出部213的负极活性物质层22在层叠方向上的投影区域覆盖于正极极耳部112的正极活性物质层12在层叠方向上的投影区域。

通过采用上述技术方案，正极突出部113的正极活性物质层12与负极极耳处的负极活性物质层22完全对应，以及，负极突出部213的负极活性物质层22与正极极耳处的正极活性物质层12完成对应，这样，确保充放电过程中正、负电荷的转移，避免出现析锂的风险。这里，正极突出部113的外形轮廓可与负极极耳部212的负极活性物质层22的外形轮廓相重合，或者，略大于其外形轮廓，以保证负极极耳部212的负极活性层在层叠方向上不露出即可。同理地，负极突出部213的外形轮廓也是如此，与正极极耳部112的正极活性物质层12相适配即可，这里不在赘述。

在一个实施例中，在宽度方向上，正极突出部113的宽度为1cm～2cm。可选地，正极突出部113的宽度为1cm、2cm的整数值，也可为1.01cm、1.5cm以及1.74cm等小数值。以及，在长度方向上，正极突出部113的长度大于负极极耳部212上的负极活性物质的覆盖长度1mm至5mm。这样，正极突出部113上的正极活性物质层12则能够完全覆盖负极极耳部212上的负极活性物质层22。

在一个实施例中，在宽度方向上，负极突出部213的宽度为1cm～2cm。可选地，负极突出部213的宽度为1cm、2cm的整数值，也可为1.11cm、1.65cm以及1.704cm等小数值以及，在长度方向上，负极突出部213的长度大于正极极耳部112上的正极活性物质的覆盖长度1mm至5mm。这样，负极突出部213上的负极活性物质层22则能够完全覆盖正极极耳部112上的正极活性物质层12。

请参考图6，在一个实施例中，当正极突出部113与正极极耳部112位于正极主体部111的同一侧，那么，利用该电极组件100制造形成的电芯为正极极耳和负极极耳为同侧伸出的电芯。或者，请参考图4，当正极突出部113与正极极耳部112分别位于正极主体部111的相对两端，那么，利用该点电极组件100制造形成的电芯为正极极耳和负极极耳为相对两侧伸出的电芯。

通过采用上述技术方案，根据实际使用需求来选择正极突出部113和正极极耳部112的伸出方向，以满足不同结构形式的电芯生产。

同理地，请参考图7，在一个实施例中，负极突出部213与负极极耳部212位于负极主体部211的同一侧；或者，请参考图5，负极突出部213与负极极耳部212分别位于负极主体部211的相对两端。

通过采用上述技术方案，根据实际使用需求来选择负极突出部213和负极极耳部212的伸出方向，以满足不同结构形式的电芯生产。

请参考图8，在一个实施例中，正极极耳部112和正极突出部113均为多个且沿正极主体部111的同侧间隔设置。

通过采用上述技术方案，能够获得具有多个正极极耳部112和正极突出部113的正极极片10，这样，可将该正极极片10裁切正单独片体使用，用于叠片式电芯的生产；也可直接使用，用于卷绕式电芯的生产。

请参考图9，在一个实施例中，负极极耳部212和负极突出部213均为多个且沿负极主体部211的同侧间隔设置。

通过采用上述技术方案，能够获得具有多个负极极耳部212和负极突出部213的负极极片20，这样，可将该正极极片10裁切正单独片体使用，用于叠片式电芯的生产；也可直接使用，用于卷绕式电芯的生产。

请参考图10，在一个实施例中，电极组件100包括位于负极极片20和正极极片10之间的隔膜30，隔膜30包括与正极主体部111或负极主体部211相适配的隔膜主体31以及由隔膜主体31向外延伸形成的第一凸部32和第二凸部33，第一凸部32与正极突出部113相适配，第二凸部33与负极突出部213相适配。

通过采用上述技术方案，隔膜30的隔膜主体31用于分隔正极主体部111和负主体部；第一凸部32用于分隔正极突出部113与负极极耳部212；以及，第二凸部33用于分隔负极突出部213与正极极耳部112。具体地，沿隔膜30的卷绕方向，并且，在隔膜主体31的相对两侧等间距地设有第一凸部32和第二凸部33，这样，减低了对隔膜30整体的用料及成本。

本申请还提供一种软包电池，包括上述的电极组件100。

本实用新型提供的软包电池，在具有该电极组件100的基础上，具有能量密度高，使用安全系数高以及制造成本低的优点，这里不在赘述。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电极组件，包括交替层叠设置的正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极集流体以及覆盖于所述正极集流体上的正极活性物质层，所述正极集流体包括正极主体部以及由所述正极主体部的一端向外延伸形成的正极极耳部，所述正极活性物质层延伸至所述正极极耳部上；所述负极极片包括负极集流体以及覆盖于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极集流体包括负极主体部以及由所述负极主体部的一端向外延伸形成的负极极耳部，所述负极活性物质层延伸至所述负极极耳部上，其特征在于：所述正极集流体还包括由所述正极主体部向外延伸形成的正极突出部，所述正极活性物质层延伸至所述正极突出部的表面上，所述正极突出部上的所述正极活性物质层与所述负极极耳部上的所述负极活性物质层在层叠方向上相重叠，所述负极集流体还包括由所述负极主体向外延伸形成的负极突出部，所述负极活性物质层延伸至所述负极突出部的表面上，所述负极突出部上的所述负极活性物质层与所述正极极耳部上的所述正极活性物质层在层叠方向上相重叠。

2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于：

所述正极突出部的所述正极活性物质层在层叠方向上的投影区域覆盖于所述负极极耳部的所述负极活性物质层在层叠方向上的投影区域；和\或，

所述负极突出部的所述负极活性物质层在层叠方向上的投影区域覆盖于所述正极极耳部的所述正极活性物质层在层叠方向上的投影区域。

3.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于：在宽度方向上，所述正极突出部的宽度为1cm～2cm；以及，在长度方向上，所述正极突出部的长度大于所述负极极耳部上的所述负极活性物质的覆盖长度1mm至5mm。

4.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于：在宽度方向上，所述负极突出部的宽度为1cm～2cm；以及，在长度方向上，所述负极突出部的长度大于所述正极极耳部上的所述正极活性物质的覆盖长度1mm至5mm。

5.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于：所述正极突出部与所述正极极耳部位于所述正极主体部的同一侧；或者，所述正极突出部与所述正极极耳部分别位于所述正极主体部的相对两端。

6.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于：所述负极突出部与所述负极极耳部位于所述负极主体部的同一侧；或者，所述负极突出部与所述负极极耳部分别位于所述负极主体部的相对两端。

7.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于：所述正极极耳部和所述正极突出部均为多个且沿所述正极主体部的同侧间隔设置。

8.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于：所述负极极耳部和所述负极突出部均为多个且沿所述负极主体部的同侧间隔设置。

9.根据权利要求1至8任一项所述的电极组件，其特征在于：所述电极组件包括位于所述负极极片和所述正极极片之间的隔膜，所述隔膜包括与所述正极主体部或所述负极主体部相适配的隔膜主体以及由所述隔膜主体向外延伸形成的第一凸部和第二凸部，所述第一凸部与所述正极突出部相适配，所述第二凸部与所述负极突出部相适配。

10.一种软包电池，其特征在于：包括如权利要求1至9任一项所述的电极组件。

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